Fomento da Tecnologia de Raios X Como um Recurso Clínico para Doenças Respiratórias

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A Carestream integra uma pesquisa visando à detecção precoce e ao tratamento da fibrose pulmonar idiopática.

E se você fosse capaz de detectar precocemente a fibrose pulmonar idiopática (FPI) e iniciasse o tratamento dos pacientes o quanto antes? E se a aquisição de imagens de raios X, a modalidade de aquisição de imagens mais frequente e acessível do mundo, pudesse fornecer as informações necessárias para o diagnóstico? As implicações para aprimorar os resultados dos pacientes poderiam ser significativas.

Essa possibilidade é a força motriz que impulsiona a parceria da Carestream com o Open Source Imaging Consortium (OSIC), bem como o OSIC Pulmonary Understanding Study (Estudo do OSIC sobre compreensão pulmonar, OPUS), a iniciativa inovadora que estamos financiando. Com o devido consentimento, esse estudo único comparará raios X de pacientes com suas tomografias computadorizadas de alta resolução (high-resolution CTs, HRCTs) e com dados ambientais e de espirometria coletados a cada semana através de um dispositivo de utilização doméstica. Os dados estarão disponíveis para especialistas em AI e para outros colaboradores, permitindo elaborar algoritmos capazes de identificar novos biomarcadores e relacionar quantificações radiográficas a indicadores clínicos e a fatores de risco e prognóstico de doenças. O estudo poderá constatar uma janela precoce para manifestações de doenças que, no momento, não são detectadas, possibilitando o diagnóstico de FPI o quanto antes através das radiografias.

Considerações sobre o diagnóstico precoce de FPI com a aquisição de imagens de raios X

O OSIC é uma iniciativa conjunta global sem fins lucrativos entre a academia, a indústria e grupos de defesa de pacientes. O consórcio foi estabelecido para viabilizar avanços rápidos e de código aberto que contribuam substancialmente com a luta contra a fibrose pulmonar idiopática (FPI), doenças pulmonares intersticiais fibrosantes (DPIs) e outras doenças respiratórias, inclusive quadros clínicos enfisematosos. Ele reúne radiologistas, pneumologistas e especialistas em AI de todo o mundo.

Pioneiro em humanos, o OPUS é um estudo retrospectivo e longitudinal conduzido em tempo real com pacientes com FPI de todo o mundo que concordaram em participar da iniciativa. A Carestream está colaborando ativamente com o OSIC e financiando o OPUS piloto porque acredita que há uma grande possibilidade de que a tecnologia de raios X, quando associada à inteligência artificial, viabilize o diagnóstico precoce e, consequentemente, o tratamento das doenças. A iniciativa poderia oferecer oportunidades para o desenvolvimento de novas soluções clínicas baseadas em raios X, uma modalidade de aquisição de imagens amplamente disponível e mais acessível.

A fibrose pulmonar idiopática é uma doença agressiva e quase sempre fatal que afeta cerca de 128.000 pessoas nos EUA. Cerca de 48.000 novos casos são diagnosticados a cada ano e, em média, 40.000 mortes são registradas, praticamente o mesmo número atribuído ao câncer de mama, de acordo com a American Association for Respiratory Care. (1) Não há causa ou cura conhecida.

O diagnóstico da FPI é realizado por eliminação. Em geral, desde o surgimento de sintomas de falta de ar ou tosse seca até o encaminhamento do paciente a um pneumologista transcorrem-se cerca de 26 meses. Infelizmente, a maioria das pessoas afetadas sobrevive apenas três a cinco anos após o diagnóstico, de acordo com o National Institutes of Health. (2) Atualmente, não há estadiamento ou capacidade de prever a resposta à terapia.

Como ocorre na maioria das patologias pulmonares, as ferramentas utilizadas para a avaliação inicial são raios X e exames de sangue, porém, no momento, nenhuma delas fornece informações suficientes para realizar o diagnóstico. A aquisição de imagens obtidas através de tomografias computadorizadas de alta resolução (high-resolution CTs, HRCTs), juntamente com medicamentos, cirurgias e outras terapias, são as principais ferramentas para o tratamento. No entanto, dois terços da população mundial não têm acesso à aquisição de imagens obtidas através de HRCT.

A Carestream considera que a aquisição de imagens de raios X, complementada por software de AI, pode desempenhar um papel eficaz no suporte clínico. A visualização aprimorada por AI poderia chamar a atenção do radiologista para a presença de uma doença específica, neste caso a FPI, e, posteriormente, validar essas suspeitas através de ferramentas mais robustas.

Utilização de AI e de radiografias para relevar precocemente marcadores não detectados

O OSIC recrutará 100 pacientes, que fornecerão acesso a seus prontuários eletrônicos (Electronic Medical Records, EMRs), raios X e HRCTs, utilizados para realizar os diagnósticos. As informações de identificação pessoal serão removidas dos exames. Radiologistas, pneumologistas e especialistas em AI procurarão padrões nos exames e nos dados associados para identificar eventuais marcadores não detectados.

O OSIC espera expandir o projeto para incluir dados de até 2.000 pacientes. Pare e pense por alguns instantes sobre essa possibilidade. O que poderíamos aprender ao comparar raios X e CTs (tomografias computadorizadas) de centenas ou milhares de pacientes com fibrose pulmonar? Essa comparação talvez possa resultar em oportunidades de utilizar as informações fornecidas pelos raios X para disponibilizar outras modalidades de tecnologias diagnósticas viáveis, bem como tratamentos alternativos.

Outra particularidade da iniciativa do OPUS é o fornecimento de um dispositivo de espirometria a ser gerenciado pelos próprios participantes do estudo, permitindo que os dados espirométricos sejam coletados diversas vezes por semana. Os dados coletados dos dispositivos de espirometria serão carregados no aplicativo Mpower dos pacientes para fornecer informações adicionais úteis sobre a probabilidade de a doença ser afetada pela qualidade do ar e pelo clima. Como você pode imaginar, a temperatura, o alto teor de umidade e a poluição afetam a capacidade respiratória, portanto, coletar esses dados fornecerá uma visão e uma compreensão mais abrangentes de como os fatores externos impactam a progressão da doença dos pacientes e, talvez, até mesmo seu surgimento.

Como uma iniciativa inédita, em virtude de sua abordagem abrangente, multimodal e multidisciplinar, o projeto OPUS recebeu o apoio e o endosso da American Lung Association, da Action for Pulmonary Fibrosis e da European Idiopathic Pulmonary Fibrosis & Related Disorders Federation (EU-IPFF). Além disso, diversos grupos de defesa de pacientes estão entusiasmados com essa iniciativa, pois ela engaja e capacita os pacientes a contribuir ativamente com o desenvolvimento de soluções e ferramentas visando ao tratamento mais adequado das doenças.

Existe, ainda, a possibilidade de utilizar a aquisição de imagens de raios X (em vez da CT (tomografia computadorizada)) para a administração de cuidados e a mensuração do efeito da terapia. Isso poderia resultar em mais oportunidades de identificar pacientes com progressão rápida da doença, bem como na disponibilidade de um número maior de informações sobre quais pacientes respondem à terapia. As vantagens de utilizar a aquisição de imagens de raios X para a administração de cuidados não são apenas a redução da dose de radiação, mas também o acesso e os custos iniciais e operacionais das duas modalidades.

Expansão do papel da tecnologia de raios X no diagnóstico e na administração de cuidados

A iniciativa do OPUS é apenas uma área na qual a Carestream está explorando o potencial da aquisição de imagens de raios X para desempenhar um papel ampliado no diagnóstico e na administração de cuidados para diversas patologias. Tradicionalmente, a aquisição de imagens de raios X tem sido a primeira opção para o diagnóstico de enfermidades. Utilizada há mais de 100 anos, a tecnologia se consolidou como a modalidade preferencial para avaliar problemas esqueléticos e torácicos.

No entanto, os avanços na AI e softwares de pós-processamento estão oferecendo qualidade de imagem excepcional para as radiografias, além de reduzir a dose de radiação em algumas aplicações. Agora, essas inovações estão abrindo as portas para que essa modalidade se torne uma ferramenta eficaz para o diagnóstico de uma gama mais ampla de quadros clínicos que, antes, careciam de diagnóstico através de CT (tomografia computadorizada) ou RM.

Considere estes desenvolvimentos que a Carestream viabilizou nos últimos anos:

• Nosso fluxo de trabalho Smart DR, baseado em AI, permite uma captura mais precisa da anatomia, necessária para realizar diagnósticos adequados. Além de ajudar as equipes de radiologia a capturar as melhores (e mais quantificáveis) imagens possíveis, a automação também torna o processo mais eficiente. Dessa forma, os radiologistas e médicos têm em mãos as imagens de diagnóstico o mais rapidamente possível para que possam iniciar o tratamento de seus pacientes. Capturar a imagem adequadamente na primeira tentativa também reduz a necessidade de repetições de raios X, o que limita a exposição injustificada à radiação.
• O recurso Smart Noise Cancellation emprega tecnologia de rede neural convolucional profunda para proporcionar uma incrível redução de ruído baseada em CNN, produzindo imagens de qualidade aprimorada, preservação de detalhes finos, melhor relação contraste-ruído e radiografias mais fáceis de ler. Ele permite que os clientes reduzam a dose de radiação sem perda na qualidade da imagem em comparação com nosso processamento de imagem padrão.

• O recurso Bone Suppression utiliza inteligência artificial para criar uma imagem complementar e suprimir a aparência dos ossos a fim de otimizar a visualização dos tecidos moles, sem exigir que o paciente seja exposto além do necessário. Ele aumenta a confiabilidade clínica das avaliações diagnósticas.
• O recurso Dual Energy utiliza filtração diferenciada patenteada para subtrair rapidamente aquisições de baixo e alto consumo de energia obtidas para a geração de imagens ósseas e de tecidos moles. Ele permite o aprimoramento da sensibilidade de detecção de anomalias no pulmão e também melhorou a avaliação na exposição de entrada de uma radiografia torácica padrão PA.

Esses são apenas alguns exemplos de nossos recursos de processamento de imagem que podem fazer uma grande diferença, aprimorando o papel clínico das imagens de raios X. Será uma verdadeira revolução se a aquisição de imagens de raios X desempenhar um papel mais amplo no diagnóstico. Sua vasta disponibilidade poderia ajudar a democratizar o diagnóstico e o tratamento terapêutico. Tenho orgulho da participação da Carestream na iniciativa OPUS. Seria muito gratificante testemunhar a tecnologia de raios X assumindo um papel mais amplo e se tornando uma ferramenta eficaz na detecção precoce e no tratamento da FPI.

Sobre o autor

Luca Bogoni, PhD, líder de pesquisa avançada e inovação da Carestream.A inovação visionária e disruptiva com foco na entrega de soluções clínicas impactantes é o propósito que Luca Bogoni tem difundido na Carestream. Como líder de pesquisa avançada e inovação, o Dr. Bogoni se dedica à consolidação das iniciativas de radiografia digital (Digital Radiography, DR) no leito e de DR dinâmica ao defender o poder transformador de um ecossistema da Carestream. A abordagem pragmática do Dr. Bogoni frente à inovação embasa sua priorização de soluções considerando o impacto que elas terão nos resultados dos pacientes, na utilidade clínica e no sucesso dos negócios. Por meio da capacitação da liderança, ele iniciou o engajamento multifuncional, expandindo o portfólio de soluções da Carestream.

Sua distinta carreira de 30 anos começou na Siemens Automation, desenvolvendo soluções de câmeras inteligentes para a indústria automotiva. Posteriormente, Luca ingressou na Vision Technologies, da Sarnoff Corporation, onde, ao longo de seis anos, liderou muitas iniciativas plurianuais para a Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). Depois de apoiar a exploração de vídeo aéreo durante a guerra em Kosovo, Luca fundou e liderou um grupo médico financiado pelo escritório de transferência de tecnologia da DARPA. Nas duas décadas seguintes, na Siemens Healthineers, o Dr. Bogoni liderou pesquisas, definição de produtos e gerenciamento de portfólios e de propriedade intelectual, além de colaborações clínicas mundiais, e também implementou estudos clínicos e conduziu com sucesso estratégias regulatórias e iniciativas para diversas aprovações de software como dispositivo médicos (Software as a Medical Device, SaMD) enquadradas na seção 510k da Food and Drugs Administration (FDA). Ele detém mais de 30 patentes concedidas e é coautor de mais de 75 publicações revisadas por pares, capítulos de livros e apresentações em conferências.

Referências:

1 https://www.aarc.org/september-is-pulmonary-fibrosis-month/

2 https://medlineplus.gov/genetics/condition/idiopathic-pulmonary-fibrosis/#statistics